第六節(jié) 半導(dǎo)體制冷

1、 第六節(jié) 半導(dǎo)體制冷一、基本概念一、基本概念 半導(dǎo)體制冷又稱熱電制冷或溫差電制冷。具有熱電能量轉(zhuǎn)換特性的材料，在通過直流電時(shí)有制冷功能，因此而得名熱電制冷。由于半導(dǎo)體材料具有最佳的熱電能量轉(zhuǎn)換特性，它的應(yīng)用才真正使熱電制冷實(shí)用化，為此人們又把熱電制冷稱為半導(dǎo)體制冷。 半導(dǎo)體制冷特點(diǎn)： 這種制冷新技術(shù)與傳統(tǒng)的制冷方法不同，既沒有制冷劑，又無復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和管路系統(tǒng)只要給熱電制冷器通電，幾分鐘后就會(huì)結(jié)上一層雪白的冰霜，既方便又迅速。因此，它開辟了制冷技術(shù)的一個(gè)新分支，解決了許多特殊場合的制冷難題，其應(yīng)用有著十分廣闊的前景。 二、半導(dǎo)體制冷的基本原理二、半導(dǎo)體制冷的基本原理1.半導(dǎo)體定義半導(dǎo)體定義

2、半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，叫半半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，叫半導(dǎo)體。導(dǎo)體。2.塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng) 1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)：在兩種不同金屬構(gòu)成年塞貝克發(fā)現(xiàn)：在兩種不同金屬構(gòu)成的回路中，如果兩個(gè)接頭處的溫度不同，其周圍的回路中，如果兩個(gè)接頭處的溫度不同，其周圍就會(huì)出現(xiàn)磁場。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)之后，他發(fā)現(xiàn)了在回就會(huì)出現(xiàn)磁場。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)之后，他發(fā)現(xiàn)了在回路中有一電動(dòng)勢存在，這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)路中有一電動(dòng)勢存在，這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)或溫差電效應(yīng)。這種電動(dòng)勢就稱為塞貝克電動(dòng)勢或溫差電效應(yīng)。這種電動(dòng)勢就稱為塞貝克電動(dòng)勢或溫差電動(dòng)勢?；驕夭铍妱?dòng)勢。 利用塞貝克效應(yīng)可進(jìn)行熱能到電能的轉(zhuǎn)換，利用塞

3、貝克效應(yīng)可進(jìn)行熱能到電能的轉(zhuǎn)換，即溫差發(fā)電。即溫差發(fā)電。 圖1 塞貝克效應(yīng)的示意圖3.珀?duì)柼?yīng)珀?duì)柼?yīng) 當(dāng)直流電通過兩種不同導(dǎo)電材料構(gòu)成的回路時(shí)，結(jié)點(diǎn)上將產(chǎn)生吸熱或放熱現(xiàn)象，這是法國人珀?duì)柼钤绨l(fā)現(xiàn)的 利用珀?duì)柼?yīng)可將電能轉(zhuǎn)換為熱能，從而實(shí)現(xiàn)制冷（或制熱），即溫差電制冷。4.半導(dǎo)體制冷的基本原理半導(dǎo)體制冷的基本原理 半導(dǎo)體制冷是熱電效應(yīng)（主要是珀?duì)柼?yīng)）在制冷技術(shù)方面的應(yīng)用，實(shí)用的半導(dǎo)體制冷裝置是由熱電效應(yīng)比較顯著、熱電制冷效率比較高的半導(dǎo)體熱電偶構(gòu)成的。圖6 半導(dǎo)體制冷原理圖在溫差電路中引入第三種材料（連接片和導(dǎo)線）不會(huì)改變電路的特性，這樣，半導(dǎo)體元件可以各種不同的連接方式來滿足使用

4、要求。半導(dǎo)體制冷散熱方式：半導(dǎo)體制冷散熱方式：1、 自然散熱。 采用導(dǎo)熱較好的材料，紫銅鋁材料做成各種散熱片，在靜止的空氣中自由的散發(fā)熱量，使用方便，缺點(diǎn)是體積太大。2、 充液散熱。 用較好的散熱材料做成水箱，用通液體或通水的方法降溫。缺點(diǎn)是用水不方便，浪廢太大，優(yōu)點(diǎn)是體積小，散熱效果最好。3、 強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱。 工作氣氛為流動(dòng)空氣，散熱片所用的材料和自然散熱片相同，使用方便，體積比自然冷卻的小，缺點(diǎn)是增加一個(gè)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)噪音。4、 真空潛熱散熱。 最常用的就是“熱管”散熱片，它是利用蒸發(fā)潛熱快速傳遞熱容量。 半導(dǎo)體制冷與機(jī)械壓縮式制冷的比較半導(dǎo)體制冷與機(jī)械壓縮式制冷的比較 半導(dǎo)體制冷器是一種不用制冷劑、沒有運(yùn)動(dòng)件的電器。它的熱電堆起著普通制冷壓縮機(jī)的作用，冷端及其熱交換器相當(dāng)于普通制冷裝置的蒸發(fā)器，而熱端及其熱交換器則相當(dāng)于冷凝器。通電時(shí)，自由電子和空穴在外電場的作用下，離開熱電堆的冷端向熱端運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于制冷劑在制冷壓縮機(jī)中的壓縮過程。在熱電堆的冷端，通過熱交換器吸熱，同時(shí)產(chǎn)生電子-空